1. Qué es el calorímetro? Describa sus partes.
Es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos. El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente. Está conformado por una bomba calorimétrica de acero a volumen constante, que se llena con oxígeno. Posee una camisa, que no permite las pérdidas de calor al ambiente; una cápsula, una válvula de retención para llenar y vaciar el oxígeno, y un alambre de hierro. El calorímetro como tal, esta compuesto por dos termómetros, 2 termocuplas, un agitador eléctrico, una vasija, v asija, y el panel de control que permitirá verificar verificar las condiciones del sistema. 2. Qué es la calorimetría y que es el calorímetro?
La Calorimetría es la rama de la termodinámicaque mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio de calor. El calorímetro es el instrumento que mide dicha energía. El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un t ermómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente. Cuando la fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor específico y el calor latente pueden ir midiéndose según se va enfriando el objeto. Existe dos tipos de Calorímetros: Calorímetro a Volumen constante y a presión constante. El que va a ser de estudio es el calorímetro a volumen constante
Figura 1 diagrama de bomba calorimétrica a volumen constante 3. Explique el funcionamiento y proceso interno del calorímetro
Un calorímetro es un aparato que se utiliza para determinar el calor especifico de un cuerpo, asi como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos. El calorímetro consiste en un recipiente adiabático que constan de una bomba de acero inoxidable para alta presiones dispuesta en una caldera de calorímetro que contiene 2000mL de agua. De sendos agujeros de la tapa de la caldera penden un agitador mecánico y un termómetro de precisión. Dentro de la bomba de acero, se coloca un peso determinado de la sustancia que se va a quemar para determinar su calor de combustión. La bomba tiene un par de electrodos en los cuales se fijan un corto y delgado alambre de hierro puro que está en contacto con la muestra. La ignición eléctrica de este alambre provoca la combustión de la muestra, la cual arde en una cápsula metálica, se enciende la mezcla y el calor producido por la reacción eleva la temperatura del agua. En este sistema, se debe mantener la agitación a fin de unificar la temperatura en todos sus puntos. Las bombas constan de dos partes que van unidas mediante una gran tuerca anular de enfranque con empaquetadura de plomo. Una válvula de aguja en la parte p arte superior sirve para el llenado de la bomba con oxígeno aproximadamente a 300 lb/pulg2 (21 kg/cm2). El sistema esta rodeado por una camisa adiabática que consta de dos cilindros metálicos concéntricos con espacio entre ellos para llenarlo de agua. El ajuste de la temperatura de la camisa se hace por el paso de corriente eléctrica entre los dos cilindros mediante la conducción a través del agua. El agua debe tener un cierto grado de conductividad eléctrica. A menudo puede emplearse el agua del grifo o una mezcla de agua de grifo y
agua destilada; para mayor eficacia, se añade una pequeña cantidad de electrolito al agua destilada (0,05g de NaCl por litro de agua). La corriente eléctrica es controlada por una llave de contacto para mantener la temperatura de la camisa (que se mide con un termómetro de laboratorio, graduado en 0,1°, sumergido en el agua de la camisa) tan próxima como sea posible a la temperatura que registra el termómetro del calorímetro. 4. Qué diferencia existe entre un calorímetro adiabático y un calorímetro isotérmico?, y ¿Cuál empleamos en la experiencia práctica?
Un calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos. Un calorímetro adiabático es aquel en donde el intercambio de calor entre el recipiente del calorímetro y su camisa exterior es prácticamente despreciable. Mientras que un calorímetro isotérmico es aquel en donde no hay prácticamente cambio de temperatura cuando tiene lugar en su interior un proceso físico o químico. En la experiencia práctica se utiliza un calorímetro adiabático. 5. ¿Qué es el estudio calorimétrico?
Es el encargado de medir el calor en una reacción química o un cambio físico usando un calorímetro. La calorimetría indirecta calcula el calor que los organismos vivos producen a partir de la producción de dióxido de carbono y de nitrógeno (urea en organismos terrestres), y del consumo de oxígeno. El calor medido es igual al cambio en la energía interna del sistema menos el trabajo realizado: (V)
Donde: q: energía en forma de calor (W)
: cambio de energía interna (W)
w: enegía en forma de trabajo (W)
Además existen dos principios en el estudio calorimétrico: 1er Principio: Cuando 2 o más cuerpos con temperaturas diferentes son puestos en contacto, ellos intercambian calor entre sí hasta alcanzar el equilibrio térmico. Luego, considerando un sistema térmicamente aislado, "La cantidad de calor recibida por unos es igual a la cantidad de calor cedida por los otros". 2do Principio: "La cantidad de calor recibida por un sistema durante una transformación es igual a la cantidad de calor cedida por él en la transformación inversa". 6. Defina energía interna, entalpía, calor de combustión, calor de formación y capacidad calórifica. Energía Interna: la
energía interna es una forma de energía que en sistema de estado de equilibrio, constituye una propiedad intrínseca del mismo, y se relacionan funcionalmente con las coordenadas m edibles que caracterizan el sistema. La energía interna de un sistema tiene dos componentes; el componente de la energía cinética, que consiste en los diversos tipos de movimiento moleculares y en el movimiento de los electrodos dentro del núcleo, la energía potencial esta determinada por las fuerzas de atracción entre los electrones y los núcleos de las moléculas individuales así como la interacción entre las moléculas.Es la energía total que posee una sustancia debido a la energía cinética de los movimientos de traslación, rotación y vibración y las energías potenciales de las fuerzas de atracción y repulsión que actúan entre las moléculas, los átomos y las partículas subatómicas. Calor de Combustión :
Es el calor desprendido en una reacción de combustión de compuestos orgánicos que contienen solamente carbono, hidrógeno y oxigeno, se puede quemar el oxigeno dando dióxido de carbono y agua como únicos productos resultantes; la variación en el contenido calorífico que acompaña la combustión completa de 1 mol de compuesto.
La capacidad calorífica representa la cantidad de energía requerida para incrementar la temperatura de una sustancia en 1 grado, esta energía puede proporcionarse por transferencia de calor en ciertos procesos.
1850. Matemáticamente, la entalpía H es igual a U + pV, donde U es la energía interna, p es la presión y V es el volumen. H se mide en julios. H = U + pV Cuando un sistema pasa desde unas condiciones iniciales hasta otras finales, se mide el cambio de entalpía ( H ). H = Hf – Hi La entalpía recibe diferentes denominaciones según el proceso, así: Entalpía de reacción, entalpía de formación, entalpía de combustión, entalpía de disolución, entalpía de enlace, etc.
Calor de Formación : El calor de formación es el cambio de energía cuando
Entalpía de reacción :
Capacidad Calorífica : Existen dos funciones
de la capacidad calórica.
H U Cv T p,vctte T p,vctte
Cp
un mol de una sustancia se forma a partir de sus elementos. Es la cantidad de calor necesaria para descomponer un compuesto en sus elementos (a 25º C y 1 atm), que a su vez es igual al calor desarrollado cuando dicho compuesto se forma a partir de sus elementos. El calor estándar de formación ∆Hfº es la entalpía molar del compuesto con respecto a los
elementos que lo componen. En consecuencia si se conocen los calores de formación ∆Hfº, de todos los comp onentes en una reacción química, el calor de la reacción se puede calcular por las ecuaciones formuladas donde se relacionan reactantes y productos Entalpía estándar de una ecuación general:
aA bB cC dD
Se calcula restando las entalpías estándares de formación de los reactivos de las entalpías estándares de formación de los productos, como se ilustra en la siguiente ecuación:
Hr c Hf C d Hf D a Hf A b Hf B Entalpía: Es
la cantidad de energía de un sistema termodinámico que éste puede intercambiar con su entorno. Por ejemplo, en una reacción química a presión constante, el cambio de entalpía del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reacción. En un cambio de fase, por ejemplo de líquido a gas, el cambio de entalpía del sistema es el calor latente, en este caso el de vaporización. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpía por cada grado de variación corresponde a la capacidad calorífica del sistema a presión constante. El término de entalpía fue acuñado por el físico alemán Rudolf J.E. Clausiusen
Es el calor absorbido o desprendido durante una reacción química, a presión constante. Estas entalpías se determinan normalmente a 25°C y 1 atm. Para determinar la entalpía estándar de formación de las sustancias, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: 1. La entalpía estándar de formación de los elementos puros, libres y tal como se encuentran en su estado natural es cero. Por ejemplo: H2 (g), O2 (g), N2 (g), Cl2 (g), Na (s), etc, tienen ΔHf 25° = 0, donde Δ Hf 25° es la entalpía estandar de formación. 2. El carbono se presenta a 25°C 1 atm de presión y en el estado sólido, de varias formas: diamante, grafito, antracita, hulla, coke, etc, pero su estado ° estandar se define para el grafito, o sea ΔHf 25 del grafito es igual a cero. 3. El azufre se presenta en dos estados alotrópicos, el rombico y el ° monocíclico; su entalpía estandar se define para el rombico o sea ΔHf 25 del rombico es igual a cero. El calor específico (s) de una sustancia : es la cantidad de calor necesario para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de la sustancia. Capacidad calorífica (C) de una sustancia: Es
la cantidad de energía que hay que suministrarle a 1 unidad de sustancia para aumentar en 1grado su temperatura.
El calor específico es una propiedad intensiva, en tanto que la capacidad calorífica es una propiedad extensiva. La relación entre la capacidad calorífica y el calor específico de una sustancia es: C = ms Donde m es la masa de la sustancia en gramos. Por ejemplo el calor específico del agua es 4.184 J/g . °C y la capacidad calorífica de 60 gramos de agua es:
posee una fuerza gravitacional o electromagnética que ejerza sobre el respecto a una superficie de referencia. En una bomba calorimétrica, las reacciones ocurren bajo condiciones de volumen constante y no de presión constante. Esto ocasiona que: los cambios de calor no sea apreciable al cambio de entalpía ΔH, y por
consiguiente se hace despreciable para el balance de Energía, ocasionando que los parámetros termodinámico no este en función de la presión sino solamente de la temperatura.
(60.0 g)(4.184 J/g .°C) = 251 J/°C Si se conoce el calor específico y la cantidad de una sustancia, entonces el cambio en la temperatura de una muestra (Δt) indicara la cantidad de calor
(q) que se ha absorbido o liberado en un proceso en particular. La ecuación para calcular el cambio de calor esta dad por:
q mst y q C t
donde m es la masa de la muestra y Δt es el cambio de la temperatura:
t t final t inicial El signo convencional de q es igual que para el cambio de entalpía; que es positivo para procesos endotérmicos y negativo para procesos exotérmicos. 7. Cuáles son los tipos de energías o variables que se desprecia a realizar el Balance de energía en el calorímetro?. Justifique su respuesta
En un balance de energía se da seis tipos de energía que son: el Trabajo (W), el Calor (Q), la Energía Cinética (K), Energía Potencial (P), Energía Interna (U) y Entalpía (H). Los tipos de Energía que se desprecia para el balance de energía en el calorímetro son el trabajo, la energía cinética y la energía potencial. La primera se debe a que la presencia de fuerza mecánica que permita la transferencia de energía entre el sistema y el entorno, no es apreciable, ya que el sistema del agitador esta diseñado para producir el mínimo trabajo necesario para una buena mezcla razonadamente rápidamente. La segunda se debe a que en el sistema no se lleva a cabo la transferencia de masa en dos volúmenes de control (solamente se lleva a cabo en la Bomba calorífica) que implique una velocidad relativa respecto al entorno que se encuentra en reposo. Y la tercera se debe en el sistema no
8. Cuál es la aplicación de la primera ley de la termodinámica en el sistema bomba Calorimétrica?
Los cálculos de calores de reacción y de formación están basados en el principio de la conservación de la energía, y por tanto, en la primera ley de la termodinámica, la cual solo exige que la cantidad total de energía sea la misma antes y después de la conversión sin establecer restricción alguna con respecto a la misma, es decir, que en condiciones adiabáticas, la totalidad del trabajo que actúa sobre un sistema se puede expresar como la diferencia entre dos valores característicos de los estados inicial y final. A partir de estos principios se tiene que la cantidad de calor necesaria para descomponer un compuesto en sus elementos es igual al de calor desarrollado cuando dicho compuesto se forma a partir de sus elementos, es decir, el calor de descomposición de un compuesto es numéricamente igual a su calor de formación, pero de signo opuesto. Así mismo, se tiene también la ley de Hess o ley de la suma constante de calor, que indica que el cambio térmico en una reacción química es el mismo, tanto si se verifica de una vez como si lo hace en varias etapas. Esto significa que el calor total depende únicamente de los estados inicial y final y no de los estados intermedios. 9. De acuerdo a la primera Ley de la Termodinámica, cuales son las condiciones que debe tener el equipo para calcular el calor de combustión de la muestra problema.
Para medir el calor de combustión se coloca una masa conocida de un compuesto en un recipiente de acero, denominado bomba calorimétrica a volumen constante, que se llena con oxígeno, a más o menos 30 atm de presión. La bomba cerrada se sumerge en una cantidad conocida de agua.
La muestra se enciende eléctricamente y el calor producido por la reacción de combustión se puede calcular con exactitud al registrar el aumento en la temperatura del agua. El calor liberado por la muestra es absorbido por el agua y por el calorímetro. El diseño especial de la bomba calorimétrica permite suponer que no hay pérdida de calor (o de masa) hacia los alrededores durante el tiempo en que se hacen las mediciones. Las condiciones que debe tener el equipo para calcular el calor de combustión de la muestra problema son las siguientes: a. El sistema se debe llevar a cabo a volumen constantes. b. El trabajo producido por el agitador es despreciable. c. Considerar que no hay pérdida de calor (o de masa) hacia los alrededores del calorimétrico durante el tiempo que se hacen las mediciones. Como consecuencia, se puede decir que la bomba calorimétrica y el agua en que se sumerge constituyen un sistema aislado.
q sistema qagua q bomba qreacción 0 Ocasionando que: La
qreacción qagua
cantidad
qbomba
A partir de la reacción de combustión de la sustancia problema y conociendo el calor de combustión de la misma podemos calcular su calor de formación de la siguiente manera: n1.Muestra problema + n2.O2 (g)n3.CO2(g) + n4.H2O(l)Hºcomb (muestra problema)
Hf (muestra problema) = n3.Hf CO2 + n4.Hf H2O - n1.Hºcomb (muestra problema)
11. ¿Cómo se determina el calor de formación de una muestra mediante la ley de Hess ?
Se denomina calor de formación del efecto térmico de la reacción de formación de 1 mol de compuesto, a partir de las sustancias simples. Llámese calor de formación estándar el calor de formación del compuesto referido a la temperatura de 25 oC y 1 atm. Si esta magnitud es conocida entonces el cálculo térmico permite calcular el calor de formación para otros valores de los parámetros de estado. La ley de Hess cumple con el siguiente enunciado: “El calor de reacción es
qaguase
obtiene
por:
q agua U agua m agua * Cp agua * T El producto de la masa de la bomba por su calor específico es la capacidad calorífica de la bomba, que permanece constante para todos los experimentos efectuados en dicha bomba calorimétrica. De aquí:
q bomba U bomba Cp bomba * T
(IV)
Donde: Cv agua Cv bomba
y : Capacidad calorífica a volumen constante del agua y del material de la bomba calorífica. U agua U bomba
10. ¿Cómo determinar el ∆H de formación de la muestra problema?
y : Variación de energía interna del agua y del material de la bomba calorífica. T : Variación de temperatura en el sistema.
el mismo tanto si la reacción se verifica en una sola etapa como si se realiza indirectamente en varias etapas. Lo que significa que el calor de reacción depende únicamente del estado inicial y final y no del camino seguido en la reacción y esto se cumple ya que la energía interna y la entalpía son funciones de estado”. Una consecuencia muy importante de la ley de Hess
es que las ecuaciones termoquímicas se pueden tratar como ecuaciones algebraicas, se pueden sumar, restar o multiplicar por algún número y los calores de reacción se suman, se restan, etc., de esta manera se pueden calcular aquellos calores de reacción que no son medibles directamente . Para ésta práctica se obtendrá el calor de combustión de la muestra problema a partir de la suma de los productos de la reacción (dióxido de carbono y agua) menos la de los reactantes presentes en la misma. La importancia practica de los calores de formación consiste en que conociendo los calores de formación de todas las sustancias que participan en una u otra reacción, se puede calcular el efecto térmico de una reacción, así según esta ley, el efecto térmico de una reacción es igual a la diferencia entre la suma de los calores de formación de los productos finales y la de
los calores de formación de las sustancias iníciales, teniendo en consideración los coeficientes anexos a las formulas de estas sus tanciasen la ecuación de reacción.(2)
Aplicando las ecuaciones (VI) y (VII) en el calorímetro y sustituyendo las expresiones correspondientes, se tiene que: (VIII)
12. Realizar un balance de energía detallado y explicito partiendo de la primera Ley de la Termodinámica, con la finalidad de definir las variables y parámetros a utilizar para el cálculo de calores de combustión, tanto en la bomba calorimétrica como en la camisa del mismo.
De allí se despeja la capacidad calorífica del calorímetro:
(IX)
Ahora aplicando la ecuación (VIII) a la muestra problema y En primer lugar se expresa la primera Ley de la Termodinámica, la cual está sustituyendo los valores se tiene que: determinada por la siguiente ecuación: U Ec Ep Q W eje PdV ment (h ec ep) ent m sal (h ec ep) sal (V) Ésta ecuación se aplicó para un sistema cerrado y adiabático, destacando las siguientes consideraciones se pueden mencionar: al ser un sistema cerrado, Donde se desconoce el calor de combustión de la muestra problema, ya que existe acumulación dentro de él, por lo tanto va a existir un cambio de se desconoce la sustancia. Despejando resulta: energía interna; como el sistema al cual se le va a aplicar el volumen de control no se mueve en ninguna dirección por tanto el cambio de energía cinética y potencial ( Ec y Ep ) son cero. Así también, entre condiciones iniciales se establecía que el éste era aislado, por lo tanto el calor absorbido 13. ¿Qué reacciones se llevan a cabo dentro de la bomba calorimétrica? o liberado (Q) es cero; como no existen agitadores ni ningún tipo de W
dispositivo mecánico el trabajo de eje ( eje ) es cero; de la misma forma como el sistema no traspasa la frontera del volumen de control no existe trabajo de desplazamiento, y por último se asume que la energía cinética y la energía potencial de la corriente de entrada y de la corriente de salida, son aproximadamente igual, su cambio se asume despreciable. Por lo tanto la ecuación de la primera ley de la Termodinámica queda de la siguiente manera: U m h (VI) Además se sabe, que mediante una de las relaciones fundamentales de la termodinámica, se puede expresar la energía interna de la siguiente forma: U m Cv T (VII)
Para hacer medidas exactas de la transferencia de calor en estas reacciones todos los reactivos y los productos deben mantenerse dentro del calorímetro a lo largo de la reacción ya que esto permite obtener información exacta a cerca de los estados inicial y final de la misma; para este tipo de medidas en reacciones de sustancias con oxígeno se utiliza la bomba calorimétrica de modo que del sistema no escape ningún reactivo o producto de la reacción; mediante una resistencia eléctrica introducida en el calorímetro se inicia fácilmente la reacción . La medición de calor de combustión se utiliza para determinar los calores de formación de todos los compuestos orgánicos que contienen solo carbono, hidrógeno y oxígeno. Estos compuestos arden completamente en el calorímetro formando dióxido de carbono y agua.
Para determinar la capacidad calorífica en el calorímetro es necesario tomar en cuenta las reacciones que ocurren dentro de éste como por ejemplo: La fundición del hierro, la combustión del ácido benzoico y la formación del ácido nítrico según las siguientes reacciones: 4Fe(s) + 3O2 (g)
2N2(g) + O2 (g) 3NO2(g)+H2O (l)
Primeramente se logra la combustión del ácido benzoico, esta es debida a la cantidad de calor suministrada al medio, que se da por medio del paso de corriente por los alambres y una diferencia de potencial aplicada:
2Fe2O3(s) (I)
C6H5CO2H(s)+15/2 O2(g)
CO2(g) + 3H2O(l) (II) 2NO2(g)
desarrollado por la elevación de temperatura en el líquido calorimétrico. La formación de ácido nítrico se debe a una sucesión de reacciones ocurridas dentro de la bomba:
(III)
2HNO3(l) + NO(g)
(IV)
La reacción (I) ocurre una vez que se ha llevado a cabo el proceso de combustión. En la ecuación (II) el ácido benzoico reacciona con oxígeno en exceso para llevarse a cabo la combustión completa. El material con que se fabrica la bomba debe ser resistente a la oxidación, ya que al cerrar la bomba queda aire atrapado y el nitrógeno que éste contiene en contacto con el oxígeno a la alta temperatura que se alcanza en la bomba se oxida a NO2 es un agente soluble en agua que al ponerse en contacto con el baño exterior da lugar al HNO3. Si la muestra contiene nitrógeno será mayor la cantidad de ácido nítrico formado. Los gases que se forman luego de la ignición, contenidos en la bomba se dejan escapar en la campana extractora ya que entre ellos hay monóxido de nitrógeno, el cual es un gas tóxico.
C7H6O2(s)+15/2 O2(g)
CO2(g) +3H2O(l) (I)
El aire dentro de la bomba es una mezcla de oxígeno en exceso, nitrógeno y demás gases inertes. Es por ello que al realizar la combustión, cierta parte del oxígeno que queda sin reaccionar y mediante la reacción II oxida a la molécula de nitrógeno dando paso a la formación de monóxido de nitrógeno: N2(g) + O2(g)
2NO(g)
(II)
El monóxido de nitrógeno, se oxida nuevamente para formar óxido de nitrógeno, por lo que se realiza la despresurización de la bomba en la campana: 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) Y por último se da la reacción de la formación del ácido nítrico el cual es el compuesto a estudiar en esta sección, de la siguiente forma:
14. Indique la finalidad de añadir agua destilada a la bomba calorímetrica. Explique la formación del compuesto que se forma.
3NO2(g) + H2O(l)
2 HNO3(ac)
Se añade 1 mL de agua destilada a la bomba calorímetrica al momento de introducir la pastilla de acido benzoico (C 6H5COOH(s)), esto con la finalidad de recoger ácido nítrico gaseoso (HNO 3(g)), que ocurre por medio de una reacción colateral de la combustión que ocurre dentro de la bomba al momento de introducir la muestra, para que de esta forma ocurra la formación de un compuesto conocido, aunque dicha reacción no es espontánea, es muy rápida para de esa manera determinar el calor
15. ¿Para que se coloca el agua dentro de la chaqueta?
El agua de la chaqueta tiene como función principal, servir de contacto entre la camisa y la bomba calorimétrica, permitiendo que la temperatura alrededor de la bomba se mantenga relativamente constante además de estar representado este proceso como un proceso adiabático, en donde la cantidad
de calor que se desprende producto de la reacción, es absorbida por la camisa dentro del calorímetro. 16. ¿Para qué debes esperar que se igualen las temperaturas del interior de la bomba calorimétrica?
El cambio térmico que acompaña cualquier proceso físico o químico varia generalmente con la temperatura y del primer principio de la termodinámica se puede deducir fácilmente la relación que liga esta variación con otras propiedades concernientes al sistema. De hecho, las variaciones de energía y de entalpía que ocurren en los cambios físicos generalmente son pequeños en comparación con los que acompañan los cambios químicos; y las que se producen en los cambios de presión en fases condensadas, por sus pequeños volúmenes molares y bajas compresibilidades y aun en los gases ( por sus semejanzas con los gases perfectos), a temperatura constante, son muy pequeños. Asi como las variaciones de energía y de entalpía que acompañan a los cambios químicos pueden considerarse como independiente de la presión para la mayoría de los fines prácticos.
Si se puede realizar la práctica utilizando como muestra problema un líquido, ya que lo importante de este estudio es que la muestra problema sea una sustancia orgánica, pues se conocen sus calores de formación y de combustión, además de que sólo en estas sustancias se puede producir la combustión deseada, una combustión completa o lo mas cercano posible a ella. 20. ¿Para que se usa el alambre de hierro? ¿Puede usarse uno de platino?
El alambre de hierro por ser un buen conductor eléctrico provoca la combustión de la muestra. Por el contrario el de platino es un mal conductor de electricidad, no ayudaría en nada en la combustión. 21. ¿Cómo es que puede considerarse constante la capacidad calorífica del conjunto, si la temperatura ha variado?
Porque al realizar la siguiente experiencia, vaciamos el agua, y volvemos a introducir agua a la misma temperatura que la vez anterior, es decir, agua a la temperatura del laboratorio.
17. Por qué es necesario esperar a que se igualen las temperaturas de la chaqueta y la vasija antes de iniciar el estudio?
22. ¿Por qué es conveniente hacer una pastilla con el sólido combustible?.
Se debe esperar a que la temperatura se estabilice antes de abrir el calorímetro para asegurar que la reacción haya finalizado. Esto ocurrirá cuando se detenga el proceso de desprendimiento de calor, sabiendo que la reacción que se lleva a cabo es una reacción exotérmica.
Porque es la única manera de que la corriente pase por todo el combustible, y así se consuma la pastilla por completo.
18. ¿Para qué se realiza la pesada del hilo de hierro antes y después de la combustión?
Se realiza la pesada de este alambre antes y después, pues por él pasará una corriente que permitirá que se produzca la combustión, causando la fundición del mismo. Por ende, los calores de formación y de combustión del hierro (material del que esta hecho el alambre) deben ser tomados en cuenta a la hora de los cálculos, para reconocer cual es la muestra problema. 19. ¿Se puede realizar la práctica utilizando como muestra problema un líquido?
23. ¿Por qué se elimina el aire que hay en la bomba?
Porque puede haber gases que no faciliten la combustión, y porque luego hay que introducir oxígeno en la bomba. 24. ¿Por qué se introduce oxígeno en exceso en la bomba?
Para asegurarnos de que la reacción se produzca por completo y se consuma toda la pastilla, es decir, el oxígeno tiene que ser el reactivo en exceso para que se produzca la reacción total de la pastilla. 25. El alambre que hace cuerpo con la pastilla no debe llevar torceduras, sugerir por qué.
Porque a la hora de hacer la pastilla, el alambre se puede romper, y a la hora de poner la pastilla en el dispositivo de combustión, puede hacer contacto los dos lados del alambre, y no producirse la reacción. 26. ¿Por qué el dispositivo encendido debe mantenerse activo poco tiempo?
Porque la energía transmitida a la pastilla es suficiente para quemar toda la pastilla, además de que el exceso de energía rompería el alambre, o el calor producido nos podría llevar a error por exceso. 27. A los gases producidos en la reacción, se les considera como ideales, aun cuando la presión es de alrededor de 25 atmósferas, ¿cómo es esto posible?.
Porque a parte de estar a alta presión, también se encuentran a altas temperaturas, lo que produce un comportamiento ideal en éstos. De esta forma, estos gases cumplen la ecuación de gases ideales.
